POLITECHNIKA LUBELSKA	Laboratorium układów elektronicznych
		Ćwiczenie nr 4
Wykonujący ćwiczenie: Kowalik Piotr Kuźma Tomasz		Semestr VI	Grupa: ED 6.3 Zespół: IV	Rok akadem. 2004/2005
Temat ćwiczenia: Dyskryminator okienkowy.			Data wykonania 2005.03.22	Ocena:

Cel ćwiczenia: Zaprojektowanie dyskryminatora okienkowego o zadanych parametrach - teoretyczne wykonanie.

Teoretyczny zarys:

Dyskryminator okienkowy powinien wytwarzać na swym wyjściu sygnał logiczny stwierdzający, czy wartość napięcia wejściowego zawiera się w określonym przedziale napięć odniesienia. Dyskryminatory tego rodzaju znajdują szerokie zastosowanie w technice pomiarowej, w układach sygnalizacyjnych, a także w elektronice jądrowej, gdzie spełniają funkcję jednokanałowych analizatorów amplitudy. Najłatwiej można zbudować dyskryminator okienkowy stosując dwa komparatory napięcia lub komparator podwójny.

Typowe konstrukcje komparatorów w układach dyskryminatorów okienkowych:

Różnice polegają przede wszystkim na poziomie napięć i wartości logicznej sygnału wyjściowego. Pierwsze dwa z lewej strony w zadanym przedziale reagują stanem wysokim. W dwóch następnych stan niski jest w zadanym przedziale.

Charakterystyka ostatnia dotyczy dyskryminatora z projektu.

1. Projekt:

Dane:

Up₁ = -7,5V

Up₂ = -1V

Rmax - 2,2MΩ

Cmax - 1µF

U.S. - µA741

wyjście: -\_/-

Sygnalizacja- dioda LED

Na podstawie Prawa Ohma oraz I i II Prawa Kirhoffa ustaliliśmy zależności na dzielnikach napięć R11/R12 i R21/R22:

(Ud1+Ud2)/(R11+R12) = (15+Up1)/R12

(Ud1+Ud2)/(R21+R22) = (15+Up2)/R22

założenie: R3, R4 = 1kΩ

R12, R22 = 500Ω

30/(R11+500) = (15-7,5)/500

30/(R21+500) = (15-1)/500

30 = 0,015(R11+500)

30 = 0,028(R21+500)

R11 = 22,5/0,015

R21 = 16/0,028

R11 = 1,5kΩ

R21 = 571,43Ω

Schemat układu:

Symulacja w programie Electronics Workbench:

Analiza reakcji układu na niektóre przebiegi sygnału wejściowego:

Przebiegi napięć:

1

Sygnał wysoki zaczął narastać przy napięciu wejściowym -0,6V i utrzymywał się cały czas po przekroczeniu napięcia a zaczął zanikać przy -2,1V. Napięcie wejściowe przekroczyło wartość dolną, ale nie przekroczyło wartości górnego napięcia progu (Up2). Zanik sygnału wyjściowego nastąpiło po zmniejszeniu się sygnału wejściowego do napięcia -2V.

2

Reakcja na sygnał wejściowy nastąpiła przy napięciu Up1= -0,1V, sygnał wyjściowy zaczął zanikać przy napięciu Up2= -6,78V. Przy wartości napięcia opadającej fali trójkątnej -6,66V (Up1) został ponownie ustawiony stan wysoki na wyjściu układu.

3

Up1= -0,43V Up1= -8,8V Up1= -0,16V

Up2= -6,7V Up2= -0,3V Zanikanie syg „1” przy -1,3V

4 Uwe max = 2V

Up1= -0,7V Up1= -0,95V

Zanikanie syg „1” przy -1,3V Zanikanie syg „1” przy -1,01V

Uwagi i wnioski:

Analizują powyższe przebiegi napięć możemy stwierdzić, że zaprojektowanie dyskryminatora okienkowego powiodło się. Obliczenia potrzebne do wyznaczenia wartości użytych elementów były oparte na kilku prostych prawach (Ohma i Kirhoffa). Poziomy napięcia wyjściowego: Up1=(- 0,16 … - 0,95)V, Up2=(-6,7 … -6,78). Narastanie przebiegu stanu wysokiego jak i opadanie następowało po czasie T ≈ 0,5ms. Stan wysoki ustawiał się także kiedy napięcie wejściowe maksymalne wynosiło 2V (ponieważ przekroczyliśmy napięcie dolnego progu). Nie wykonaliśmy dyskryminatora z pętlą histerezy, gdyż na podstawie następujących wzorów nie wychodziły poprawne wyniki:

Dotyczyły one jednego komparatora, a więc synteza układu stanowiła 2 komparatory stanowiące dyskryminator okienkowy.

4